JPH06165387A - System stabilizer - Google Patents

System stabilizer

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Publication number
JPH06165387A
JPH06165387A JP43A JP32850092A JPH06165387A JP H06165387 A JPH06165387 A JP H06165387A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 32850092 A JP32850092 A JP 32850092A JP H06165387 A JPH06165387 A JP H06165387A
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JP
Japan
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generator
power
accident
energy
output
Prior art date
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Application number
JP43A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Komata
和也 小俣
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH06165387A publication Critical patent/JPH06165387A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize optimum control without as operators determining the threshold for determining the quantity of power limitation, in a system stabilizer. CONSTITUTION:This stabilizer is equipped with quantity-of-electricity detecting means 1 and 5 which detect the output and current of generators G1 to G3 operating in parallel and the voltage of the high-voltage bus of a substation. If a fault occurs in a system, a generator condition operating means 6 computes the inner phase angle of the angular velocity of a generator in fixed cycles. And, an energy operating means 7 computes the kinetic energy of the generator and the position energy in fixed cycles. Moreover, a power limitation judging means 8, where a neural network is applied, judges whether to limit the power of the generator or not. Based on the result, a control means 9 issues a parallel off command for the applicable generator so as to parallel off it, whereby the step-out of a substation is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は系統事故によって複数の
発電機が脱調する現象を、一部の発電機を系統から解列
することにより、残りの発電機を安定化させるようにし
た系統安定化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system in which a phenomenon in which a plurality of generators are out of step due to a system accident is stabilized by disconnecting a part of the generators from the system. It relates to a stabilizing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、この種の系統安定化装置に適
用されている電源制限量、即ち、発電機の解列台数の算
出法としては、例えば、系統事故前の発電機出力と、し
ゃ断器情報等から得られた事故情報を基に、予め設定さ
れている制限量算出カーブ(しきい値)によって発電機
の解列台数を求める方法が主体であった。図9は従来の
系統安定化装置を説明する図である。従来装置は事故前
の発電機の総出力Po を検出する電力検出部1と、系統
事故発生後、しゃ断器情報(CB6,CB7の開極情
報)等により事故種別を判定する事故種別判定部2と、
電力検出部1で検出した事故発生前の発電機総出力Po
と、事故種別判定部2で判定された事故種別とに基づい
て、図10に示すような制御量算出カーブより制御量を算
出し、最適な発電機の解列台数を求める制御量算出部3
と、該当発電機をしゃ断するための制御部4とから構成
されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of calculating the power supply limit amount, that is, the number of disconnected generators, which has been applied to this type of system stabilizer, for example, a generator output before a system accident and a cutoff The main method was to find the number of disconnected generators based on a preset limit calculation curve (threshold value) based on accident information obtained from equipment information and the like. FIG. 9 is a diagram illustrating a conventional system stabilizing device. The conventional device has a power detection unit 1 that detects the total output Po of the generator before the accident, and an accident type determination unit 2 that determines the accident type based on the breaker information (opening information of CB6 and CB7) after the occurrence of the system accident. When,
Generator total output Po before the accident detected by the power detection unit 1
And the accident type determined by the accident type determination unit 2, the control amount calculation unit 3 that calculates the control amount from the control amount calculation curve as shown in FIG. 10 and obtains the optimum number of off-line generators.
And a control unit 4 for shutting off the generator.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、電
源制限量決定のため何らかのしきい値(例えば前記制御
量算出カーブ)が必要になり、これは通常、装置運用者
により試行錯誤的に決められていた。又、装置全体の制
御精度がこのしきい値に大きく依存するため、その設定
者である装置運用者には非常に大きな責任がかかってし
まう。更に、しきい値は通常、最も厳しい系統状態を対
象にしたオフライン・ディジタル・シミュレーション結
果を基に決定されるため、他の殆んどの系統状態で過剰
制御になってしまうという欠点がある。本発明は上記事
情に鑑みてなされたものであり、電源制限量決定のため
のしきい値を運用者が試行錯誤的に設定する必要がな
く、かつ、全系統状態にわたって最適な制御の可能な系
統安定化装置を提供することを目的としている。
In the above-mentioned conventional apparatus, some threshold value (for example, the control amount calculation curve) is necessary for determining the power source limit amount, which is usually decided by the operator of the apparatus through trial and error. It was being done. In addition, since the control accuracy of the entire device largely depends on this threshold value, the operator of the device, who is the setting person of the device, takes a great responsibility. Further, since the threshold value is usually determined based on the offline digital simulation result for the most severe system condition, there is a drawback that it is over-controlled in almost all other system conditions. The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is not necessary for an operator to set a threshold value for determining a power supply limit amount by trial and error, and optimal control is possible over all system states. It is intended to provide a system stabilizing device.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による系統安定化装置では、発電所で並列運
転している発電機の出力と電流及び前記発電所の高圧母
線の電圧を検出する電気量検出手段と、前記電気量検出
手段によって検出された電気量を入力し、かつ前記系統
に事故が発生したことを条件にして事故後の発電機の状
態量を定周期に演算する発電機状態演算手段と、前記演
算された発電機状態量と前記検出した発電機の出力を入
力し、発電機の運動エネルギーと系統の位置エネルギー
を定周期で演算するエネルギー演算手段と、ニューラル
ネットワークによって構成され、前記演算された運動エ
ネルギーと位置エネルギーの内の至近時点の所定個数の
時系列データと、前記検出された発電所内の発電機の事
故前の出力とを入力として、前記発電機を電源制限すべ
きか否かを判定する電源制限判定手段と、前記判定結果
に基づいて該当発電機を系統より解列する制御手段とか
ら構成した。
In order to achieve the above object, in a system stabilizing device according to the present invention, the output and current of a generator operating in parallel at a power plant and the voltage of a high voltage busbar of the power plant are detected. Inputting the electric quantity detected by the electric quantity detecting means, and calculating the state quantity of the generator after the accident in a constant cycle on condition that an accident has occurred in the system Machine state calculating means, energy calculating means for inputting the calculated generator state quantity and the detected output of the generator, and calculating the kinetic energy of the generator and the potential energy of the system in a fixed cycle; Input a predetermined number of time-series data at the closest point in the calculated kinetic energy and potential energy and the detected output of the generator in the power station before the accident. There was constructed from the power supply limit determining means for determining whether to power limiting the generator, a control means for disconnection from the system to the appropriate power generator on the basis of the determination result.

【作用】上述の系統安定化装置は、系統に事故が発生す
ると、電気量検出手段により検出された各種電気量に基
づいて、発電機状態演算手段により10msec 程度の定周
期で発電機の角速度の内部位相角が算出される。そし
て、発電機出力の変化などにより事故が除去されたこと
を検出し、一定時間経過すると、前記定周期で算出した
発電機の角速度と内部位相角及び前記検出した発電機の
出力を用いて発電機の運動エネルギーと系統の位置エネ
ルギーが定周期で算出される。そして、これらのうちの
至近時点の所定の個数の時系列データと、前記電気量検
出手段で検出された各発電機の事故前の出力を基に、ニ
ューラルネットワークを適用した電源制限判定手段によ
り発電所内の発電機を電源制限すべきか否かを判定し、
その結果に基づいて制御手段から該当発電機に対する解
列指令を出力して発電機を解列することにより、発電所
の脱調が防止される。
In the system stabilizing device described above, when an accident occurs in the system, the generator state calculating means determines the angular velocity of the generator based on various electric quantities detected by the electric quantity detecting means at a constant cycle of about 10 msec. The internal phase angle is calculated. Then, when it is detected that the accident has been eliminated due to changes in the generator output, etc., and after a certain period of time elapses, power is generated using the angular velocity and internal phase angle of the generator calculated in the fixed cycle, and the detected output of the generator. The kinetic energy of the machine and the potential energy of the system are calculated at regular intervals. Then, based on the time-series data of a predetermined number of these points at the closest time point and the output before the accident of each generator detected by the electricity amount detection means, power generation is performed by the power supply limitation determination means applying a neural network. Determine whether the power source of the generator in the station should be restricted,
Based on the result, the control means outputs a disconnection command to the corresponding generator to disconnect the generator, thereby preventing a step out of the power plant.

【0005】[0005]

【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。図1
は本発明による系統安定化装置の構成例を示す。図1に
おいて、図9と同一部分については同一符号を付して説
明を省略する。図1において、5は発電所の合計電流及
び高圧母線BUSの電圧を検出るう電圧・電流検出部、
6はこれら各検出部1,2からの電力P,電圧V,電流
Iを入力とし、系統に事故が発生した時に、対象発電機
の角速度と内部位相角を10〜20msec の定周期で演算す
る発電機状態演算部、7は発電機状態演算部6によって
算出された発電機の角速度の内部位相角及び電力検出部
1で検出された発電機出力を用いて、発電機の運動エネ
ルギーと系統の位置エネルギーを10〜20msec の定周期
で演算するエネルギー演算部、8はニューラルネットワ
ークの考え方を適用した電源制限判定部であり、エネル
ギー演算部7によって算出された運動エネルギーと位置
エネルギーのうちの至近時点の所定の個数の時系列デー
タと電力検出部1によって検出されたG1〜G3の事故
前の出力を入力し、発電機G1〜G3を電源制限すべき
か否かを判定するもの、9はこの電源制限判定部8で算
出された発電機の解列情報に基づいて、該当発電機を系
統より解列する解列指令(しゃ断指令)を出力する制御
部である。
Embodiments will be described below with reference to the drawings. Figure 1
Shows an example of the configuration of the system stabilizing device according to the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 9 are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In FIG. 1, 5 is a voltage / current detection unit for detecting the total current of the power plant and the voltage of the high-voltage bus BUS,
Inputting the electric power P, the voltage V, and the current I from each of the detection units 1 and 2, 6 is used to calculate the angular velocity and the internal phase angle of the target generator at a fixed cycle of 10 to 20 msec when an accident occurs in the system. The generator state calculator 7 uses the internal phase angle of the angular velocity of the generator calculated by the generator state calculator 6 and the generator output detected by the power detector 1 to determine the kinetic energy of the generator and the system An energy calculation unit that calculates the potential energy in a fixed cycle of 10 to 20 msec, 8 is a power supply limitation determination unit that applies the concept of a neural network, and is the closest point in time between the kinetic energy and the potential energy calculated by the energy calculation unit 7. A predetermined number of time-series data and the outputs of G1 to G3 before the accident detected by the power detection unit 1 are input to determine whether or not the power sources of the generators G1 to G3 should be restricted. A control unit 9 outputs a disconnection command (cutoff command) for disconnecting the generator from the grid based on the disconnection information of the generator calculated by the power supply limitation determination unit 8.

【0006】ここで、ニューラルネットワークについて
概要を説明する。ニューラルネットワーク(NN)は、
生体系の神経網を計算機上に実現したものといえる。こ
れまでに、いろいろな構造のNNが提案されているが、
層状ネットはパターン認識に優れ、非層状ネットは最適
化問題に向いているという特徴がある。今回の問題に対
して適している層状NNは学習データを用いた学習を通
して、その構造を変化させ、学習データ以外の入力デー
タに対しても妥当な結果を出力する。この点からも、安
定化,ルール化の困難な知識を利用する問題にNNは向
いているといえる。
Here, an outline of the neural network will be described. The neural network (NN) is
It can be said that the neural network of the biological system was realized on a computer. So far, NNs with various structures have been proposed,
Layered nets are excellent in pattern recognition, and non-layered nets are suitable for optimization problems. The layered NN suitable for this problem changes its structure through learning using learning data, and outputs a reasonable result even for input data other than learning data. From this point as well, it can be said that the NN is suitable for the problem of utilizing knowledge that is difficult to stabilize and rule.

【0007】図2に3層のNNを示す。上から出力層,
中間層,入力層と呼ばれる。各層のノード(ニューロ
ン)の数は、対象とする問題に応じて決定される。各ニ
ューロンの数学モデルは図3のようになる。1つのニュ
ーロンにはk個の入力がある。これに対して、出力Vj
は次式のようになる。 ここで、Wjiは各入力に対する重み、θj はしきい値、
j は外部入力、fi はニューロン特性と呼ばれる非線
形関数である。
FIG. 2 shows a three-layer NN. Output layer from top,
It is called the middle layer and the input layer. The number of nodes (neurons) in each layer is determined according to the target problem. The mathematical model of each neuron is shown in FIG. One neuron has k inputs. On the other hand, the output V j
Is as follows. Where W ji is the weight for each input, θ j is the threshold,
I j is an external input, and f i is a non-linear function called a neuron characteristic.

【0008】学習データとして、入力値とその結果の出
力値の組を考える。初期状態では、NNの各ニューロン
に対する重み,しきい値は適当な値が設定されている。
この入力データをNNに入力すると、何らかの値が出力
層から出力される。当然、この値は学習データの出力値
とは異なっている。そこで、この両者が一致するよう
に、重み,しきい値が変更される。この手法として、Ru
melhart によるバックプロパゲーションが挙げられる。
このように、多数の学習データを用いてNNを学習させ
ることにより、学習データと異なる入力に対しても、妥
当な値を出力することができる。
As learning data, consider a set of an input value and a resulting output value. In the initial state, appropriate values are set for the weights and thresholds of the NN neurons.
When this input data is input to the NN, some value is output from the output layer. Naturally, this value is different from the output value of the learning data. Therefore, the weight and the threshold value are changed so that the two match. As this method, Ru
Backpropagation by melhart can be mentioned.
In this way, by learning the NN using a large number of learning data, it is possible to output an appropriate value even for an input different from the learning data.

【0009】次に、NNに入力する発電機の角速度ωと
内部位相角δの演算方法について説明する。先ず、主系
統との初期位相角の算出方法について説明する。図1の
対象系統において、対象発電所の高圧母線(BUS)か
ら主系統を見た時の駆動点インピーダンスをjXS
し、発電所内の全発電機を等価一機とした時の発電機電
流をIG とすれば、図1の対象系統は図4のようにモデ
ル化される。図4において、Vt はBUSの母線電圧、
jXt ,jXq は夫々発電所内の発電機G1〜G3を等
価一機(以降等価Gと称す)とした時の発電機の内部イ
ンピーダンス,昇圧トランスのインピーダンスである。
BUSの母線電圧Vt の位相を基準とすれば、等価Gの
内部電圧VG と主系統側の電圧VS は各々、 から求められる。従って、主系統の電圧VS を位相基準
とした時の等価Gの初期内部位相角δGSは、図5のベク
トル図から分るように、 となる。
Next, a method of calculating the angular velocity ω of the generator and the internal phase angle δ input to the NN will be described. First, a method of calculating the initial phase angle with the main system will be described. In the target system of Fig. 1, the driving point impedance when looking at the main system from the high-voltage bus (BUS) of the target power plant is jX S, and the generator current when all generators in the power plant are equivalent to one If I G , the target system of FIG. 1 is modeled as shown in FIG. In FIG. 4, V t is the bus voltage of BUS,
jX t and jX q are the internal impedance of the generator and the impedance of the step-up transformer when the generators G1 to G3 in the power plant are regarded as one equivalent (hereinafter referred to as equivalent G).
Based on the phase of the bus voltage V t of BUS, the internal voltage V G of the equivalent G and the voltage V S of the main system side are respectively Required from. Therefore, the initial internal phase angle δ GS of the equivalent G when the voltage V S of the main system is used as the phase reference is as shown in the vector diagram of FIG. Becomes

【0010】次に、事故発生後の角速度ωと位相角δの
算出方法を示す。発電機G1〜G3の慣性定数の合計を
T 、同事故前の発電機出力の合計値をPT (o) とす
る。次に、事故発生後Δt間隔でサンプリングして得た
発電機出力値をPT (t) とすれば、等価Gの角速度ω
(t) ,内部位相角δ(t) は次の運動方式の解として求め
られる。
Next, a method of calculating the angular velocity ω and the phase angle δ after the accident has occurred will be described. Let M T be the sum of the inertia constants of the generators G1 to G3, and let P T (o) be the sum of the generator outputs before the accident. Next, if the generator output value obtained by sampling at Δt intervals after the accident occurs is P T (t), the equivalent G angular velocity ω
(t) and internal phase angle δ (t) can be obtained as the solution of the following motion method.

【0011】次に、NNの入力データである発電機の運
動エネルギーと系統の位置エネルギーについて説明す
る。電力系統の安定度を判定する方法の1つとしてエネ
ルギー関数法がある。この方法では、3相短絡事故など
により発電機に蓄えられた運動エネルギーと事故除去後
の系統の持つ位置エネルギーを比較することによって安
定度を判定する。以下の(9) 式にエネルギー関数の一例
を示す。(9) 式において、右辺第1項が発電機の運動エ
ネルギー、右辺第2項が系統の位置エネルギーである。 ここで、δc は事故除去瞬時の発電機の内部位相角、P
m は発電機への機械入力、Pe は発電機出力である。
Next, the kinetic energy of the generator and the potential energy of the system, which are the input data of the NN, will be described. An energy function method is one of the methods for determining the stability of a power system. In this method, the stability is determined by comparing the kinetic energy stored in the generator due to a three-phase short circuit accident and the potential energy of the system after the accident is eliminated. Equation (9) below shows an example of the energy function. In equation (9), the first term on the right side is the kinetic energy of the generator, and the second term on the right side is the potential energy of the system. Where δ c is the internal phase angle of the generator at the moment of accident elimination, P
m is the mechanical input to the generator and P e is the generator output.

【0012】図6(a) ,(b) は電力系統に3相短絡事故
などが発生した場合の発電機の運動エネルギー(以下、
KEと称す)と、系統の位置エネルギー(以下、PEと
称す)の時間的動きの一例を示すもので、図6(a) は安
定な場合、図6(b) は不安定(発電機の一部が脱調す
る)な場合である。さて、エネルギー法の特徴として、
KEとPEとを加えた合計エネルギーは一定となること
が知られており、図6(a) ,(b) から分るように系統事
故によって蓄積されたエネルギーは、事故除去後にKE
とPEとで分担し合う。そして、安定な場合は事故中の
KEを系統が吸収するため、PEが増加してKEが減少
する。一方、不安定な場合は事故中のKEを系統が吸収
する能力がないため、KEが増加してPEが減少し不安
定となる。従って、エネルギー法の有するこのような特
徴を事前に学習したニューラルネットワークに、事故除
去後短時間(例えば、100 msec )のエネルギー(KE
とPE)の動きを入力することにより、迅速で適切な安
定度判定と電源制限量の算出が可能となる。
FIGS. 6 (a) and 6 (b) show the kinetic energy (hereinafter, referred to as kinetic energy of the generator when a three-phase short circuit accident occurs in the power system.
KE) and potential energy of the system (hereinafter referred to as PE) are shown as an example of temporal movement. Fig. 6 (a) is stable, Fig. 6 (b) is unstable (generator It is a case where a part is out of sync.). Now, as a feature of the energy method,
It is known that the total energy obtained by adding KE and PE is constant, and as can be seen from Figs. 6 (a) and 6 (b), the energy accumulated by the grid fault is KE after the fault is cleared.
And PE share each other. When stable, the system absorbs the KE in the accident, so PE increases and KE decreases. On the other hand, in the case of instability, the system does not have the ability to absorb KE in an accident, so KE increases and PE decreases, resulting in instability. Therefore, the energy (KE) of a short time (for example, 100 msec) after the accident is removed can be applied to a neural network that has learned such features of the energy method in advance.
And PE), it is possible to quickly and appropriately determine the stability and calculate the power supply limitation amount.

【0013】具体的なエネルギー値の計算式は、(10)式
及び(11)式となる。 ここで、MT は発電機G1〜G3の慣性定数の合計値、
T (o) ,PT (tk )は夫々事故発生前,事故発生後
の発電機G1〜G3の合計出力である。又、ω
(tk ),δ(tk )は、(7) 式,(8) 式より計算した
等価G(発電機G1〜G3を一機に縮約した時の等価発
電機)の角速度と内部位相角である。ここで、電源制限
判定部8で使用されるNNの作用について説明する。図
7にNNの構成を示す。入力層のニューロンの個数は
(エネルギー演算部7で算出した発電機の運動エネルギ
ーKEと系統の位置エネルギーPEの時系列データ数)
+(発電所内で運転している発電機台数)であり、例え
ば、時系列データ数が5で発電機台数が3の場合は、5
×2+3=13となる。又、出力層のニューロンの個数
は、各発電機の電源制限の有無を判断するために発電機
台数分必要である。NNでの作用は次の通りである。
Specific energy value calculation formulas are formulas (10) and (11). Here, M T is the total value of the inertia constants of the generators G1 to G3,
P T (o), P T (t k) are each accident before, which is the total output of the generator G1~G3 after the accident occurred. Also, ω
(T k), [delta] (t k) are (7), angular velocity and the internal phase (8) equivalent G calculated from the equation (generator G1~G3 equivalent generator when contracted to an aircraft) It is a horn. Here, the operation of the NN used in the power supply limitation determination unit 8 will be described. FIG. 7 shows the configuration of the NN. The number of neurons in the input layer is (the number of time series data of the kinetic energy KE of the generator calculated by the energy calculation unit 7 and the potential energy PE of the system)
+ (The number of generators operating in the power station), for example, if the number of time-series data is 5 and the number of generators is 3, 5
X2 + 3 = 13. Also, the number of neurons in the output layer is necessary for the number of generators in order to determine whether or not there is a power source restriction for each generator. The effects on the NN are as follows.

【0014】NNは安定度を判定する最も有効な指標で
ある発電機の運動エネルギーと系統の位置エネルギーの
時系列データと、電源制限発電機を判断するために必要
な各発電機の事故前の出力を入力すると、入力層,中間
層及び出力層のニューロンは、前記入力データあるいは
前層ニューロンの出力を用いて(1) 式より自分の出力を
計算する。入力層及び中間層ニューロンの出力は夫々中
間と出力層のニューロンに入力される。一方、出力層ニ
ューロンの出力は、各発電機を電源制限すべきか否かの
判定結果であり、0,1,の2値をとる。出力が“0”
の場合は電源制限不要と、“1”の場合は電源制限する
と判断する。
The NN is the most effective index for judging the stability, time series data of the kinetic energy of the generator and the potential energy of the system, and the pre-accident of each generator necessary for judging the power source limited generator. When the output is input, the neurons in the input layer, the intermediate layer, and the output layer calculate their own output from the equation (1) using the input data or the output of the previous layer neuron. The outputs of the input layer and intermediate layer neurons are input to the neurons of the intermediate and output layers, respectively. On the other hand, the output of the output layer neuron is a determination result of whether or not the power source of each generator should be limited, and takes a binary value of 0, 1. Output is "0"
In case of 1, it is determined that power supply is not required, and in case of 1, it is determined that power supply is limited.

【0015】以下、上述のような考え方に基づく本発明
の実施例を図1を用いて説明する。先ず、系統事故前の
定常状態において、電力検出部1は対象発電所に並列運
転する各発電機G1〜G3の出力を検出して、発電機状
態演算部6とエネルギー演算部7と電源制限判定部8に
送る。一方、電圧・電流検出部5では、発電機G1〜G
3の合計電流と発電所の高圧母線BUSの電圧を検出し
て発電機状態演算部6に送る。発電機状態演算部6で
は、事故発生後の位相角を算出するための初期値とし
て、前記入力した電気量をもとに発電所等価Gの初期内
部位相角δGSを(2),(3) ,(4) 式を用いて計算すると
共に、発電機G1〜G3の出力を合計して、等価Gの事
故前の出力PT (o) として記憶する。エネルギー演算部
7でも同様に発電機G1〜G3の出力を合計して、等価
Gの事故前の出力PT (o) と電源制限判定部8では、各
発電機G1〜G3の出力をNNへ入力する事故前の出力
1 (o) ,P2 (o) ,P3 (o) として記憶する。
An embodiment of the present invention based on the above concept will be described below with reference to FIG. First, in a steady state before a system fault, the power detection unit 1 detects the output of each of the generators G1 to G3 operating in parallel at the target power plant, and the generator state calculation unit 6, the energy calculation unit 7, and the power supply limitation determination. Send to Part 8. On the other hand, in the voltage / current detection unit 5, the generators G1 to G
The total current of 3 and the voltage of the high voltage bus BUS of the power plant are detected and sent to the generator state calculation unit 6. In the generator state calculation unit 6, the initial internal phase angle δ GS of the power plant equivalent G is (2), (3) as an initial value for calculating the phase angle after the occurrence of the accident, based on the input electric quantity. ), (4), and the outputs of the generators G1 to G3 are summed and stored as the equivalent G output P T (o) before the accident. Similarly, the energy calculation unit 7 sums the outputs of the generators G1 to G3, and outputs the output G T of the equivalent G before the accident P T (o) and the power supply limitation determination unit 8 to the outputs of the generators G1 to G3 to NN. It is stored as the output P 1 (o), P 2 (o), and P 3 (o) before the accident that is input.

【0016】一方、系統に事故が発生したことを対象発
電所の電力変化により検出すると、電力検出部1はΔt
間隔の定周期で、発電機G1〜G3の出力を検出して発
電機状態演算部6とエネルギー演算部7に送る。発電機
状態検出部6では前記検出した発電機G1〜G3の出力
を合計してPT (tk )とし、(6) ,(7) ,(8) 式を用
いて事故発生後の角速度ω(tk ),位相角δ(tk
を計算し、その結果をエネルギー演算部7に送る。エネ
ルギー演算部7では、前記検出した発電機G1〜G3の
出力を合計しPT (tk )を求め、発電機状態演算部6
より送られてきた角速度ω(tk ),位相角δ(tk
及び前ステップに計算し、記憶しておいたP
T (tk-1 ),δ(tk-1 )を用いて(10),(11)式より
発電機の運動エネルギーKE(tk )と系統の位置エネ
ルギーPE(tk )を計算し、その結果を電源制限判定
部8に送る。電源制限判定部8ではこの結果を運動エネ
ルギーKEと位置エネルギーPEの時系列データとして
記憶する。
On the other hand, when the occurrence of an accident in the system is detected by the change in the electric power of the target power plant, the electric power detection unit 1 outputs Δt.
The outputs of the generators G1 to G3 are detected and sent to the generator state calculator 6 and the energy calculator 7 at regular intervals. In the generator state detection unit 6, the detected outputs of the generators G1 to G3 are summed to P T (t k ), and the angular velocity ω after the accident occurs by using the equations (6), (7) and (8). (T k ), phase angle δ (t k ).
Is calculated and the result is sent to the energy calculator 7. The energy calculation unit 7, the sum of the output of the generator G1~G3 that the detected search of P T (t k), generator status computing section 6
Angular velocity ω (t k ) and phase angle δ (t k ) sent from
And P that was calculated and stored in the previous step
The kinetic energy KE (t k ) of the generator and the potential energy PE (t k ) of the system are calculated from Eqs. (10) and (11) using T (t k-1 ) and δ (t k-1 ). , And sends the result to the power supply limitation determination unit 8. The power supply restriction determination unit 8 stores this result as time series data of kinetic energy KE and potential energy PE.

【0017】次に、事故が除去されたことを発電所の出
力変化等により検出し一定時間経過したとき、電源制限
判定部8は前記記憶したPE,KEの時系列データの内
の至近時点の所定の個数と、事故前に検出した発電機G
1〜G3の事故前出力をもとに、前述したNNの作用に
より発電機G1〜G3の電源制限の有無を判定する。も
し、各発電機に対応する出力層のニューロンが“1”を
出力していれば、電源制限が必要であると判定し、この
結果を制御部9に送る。制御部9ではこの結果に基づい
て該当発電機の解列を行なうことにより、発電所内の残
りの発電機の安定化が図られる。
Next, when the fact that the accident has been eliminated is detected by a change in the output of the power plant or the like and a certain period of time has passed, the power supply limitation determination unit 8 indicates the nearest time point in the stored time series data of PE and KE. Predetermined number and generator G detected before the accident
Based on the pre-accident outputs of 1 to G3, the presence or absence of the power source limitation of the generators G1 to G3 is determined by the action of the NN described above. If the neuron in the output layer corresponding to each generator outputs “1”, it is determined that power supply limitation is necessary and this result is sent to the control unit 9. The control unit 9 disconnects the corresponding generator based on this result, thereby stabilizing the remaining generators in the power plant.

【0018】最後にNNの学習方法について説明する。
学習データの収集手段として、電力系統の安定度判定に
広く用いられている過渡安定度解析をオフラインで用い
る。過渡安定度解析は系統に事故が発生した時の発電機
の動的な挙動をシミュレーションするものであり、その
中に本発明で用いるNNへの入力データを計算するため
の発電機の出力,対象発電所の合計電流及び高圧母線の
電圧が含まれている。従って、これらのデータを用いる
とNNへの入力データである発電機の運動エネルギーと
系統の位置エネルギーを容易に求めることができる。
又、各発電機の事故前出力は、NNへの入力データとし
てそのまま用いることができる。更に、シミュレーショ
ン結果を見れば容易に安定度判定ができるので、教示信
号の入手も簡単である。従って、図8に示すフローチャ
ートによって、学習データを簡単に収集することができ
る。
Finally, the learning method of the NN will be described.
As a learning data collecting means, a transient stability analysis widely used for determining the stability of a power system is used off-line. The transient stability analysis is for simulating the dynamic behavior of the generator when an accident occurs in the system, in which the output of the generator for calculating the input data to the NN used in the present invention, the target Includes total power plant current and high voltage bus voltage. Therefore, by using these data, the kinetic energy of the generator and the potential energy of the system, which are the input data to the NN, can be easily obtained.
The pre-accident output of each generator can be used as it is as input data to the NN. Further, since the stability can be easily determined by looking at the simulation result, the teaching signal can be easily obtained. Therefore, the learning data can be easily collected according to the flowchart shown in FIG.

【0019】即ち、ステップS1で運用対象となる系統
条件と想定する事故点や事故モードを設定する。次にス
テップS2で電源制限なし時の過渡安定度解析を行な
い、ステップS3で前記解析結果の内、各対象発電機の
出力,対象発電所の合計電流及び高圧母線の電圧を記憶
する。次にステップS4ではステップS3で記憶した過
渡安定度解析結果を用いて(2) 〜(8) 式及び(10),(11)
式より発電機の運動エネルギーKEi (i=1,…,
m)と系統の位置エネルギーPEi (i=1,…,m)
を計算する。これとステップS3で記憶している各発電
機の事故前出力Pj(o) (j=1,…,m)がNNへの
入力データとなる。更に、ステップS5で電源制限をし
た場合の過渡安定度解析を対象発電所が安定になるまで
行ない、安定化に必要な電源制限すべき発電機を求め
る。そして、この結果をもとにステップS6で教示信号
を作り記憶する。例えば、発電機G1〜G3の内、G2
のみ電源制限する必要があるという結果になったなら
ば、このケースに対する教示信号は(0,1,0)とな
る。G1とG3の電源制限が必要な場合(1,0,1)
となる。
That is, in step S1, an accident point or an accident mode assumed to be a system condition to be operated is set. Next, in step S2, a transient stability analysis without power supply limitation is performed, and in step S3, the output of each target generator, the total current of the target power plant, and the voltage of the high voltage bus bar are stored. Next, in step S4, using the transient stability analysis results stored in step S3, the equations (2) to (8) and (10) and (11) are used.
From the equation, the kinetic energy KE i of the generator (i = 1, ...,
m) and potential energy PE i of the system (i = 1, ..., m)
To calculate. This and the pre-accident output P j (o) (j = 1, ..., m) of each generator stored in step S3 are input data to the NN. Further, in step S5, the transient stability analysis when the power source is limited is performed until the target power plant becomes stable, and the generator for which the power source must be limited for stabilization is obtained. Then, based on this result, a teaching signal is created and stored in step S6. For example, of the generators G1 to G3, G2
If the result is that only the power supply needs to be limited, the teaching signal for this case is (0, 1, 0). When power supply restrictions for G1 and G3 are required (1, 0, 1)
Becomes

【0020】系統条件や想定事故,事故モードを変えて
図8の処理を繰り返すことにより、複数の学習データセ
ットを収集できる。この集められた学習データセットを
用いて、バックプロパゲーションにより重みやしきい値
を学習することにより、十分な精度を有する系統安定化
装置用NNを運用者が試行錯誤的に手を加えることな
く、構築することができる。本実施例による系統安定化
装置においては、電源制限量を決めるためのしきい値を
試行錯誤的に決める必要はなく、装置運用者の責任が低
減される。又、NNの学習データに考えられる全ての系
統条件や想定事故,事故モードを含めることにより、極
めて高精度な系統安定化装置を得ることができる。
A plurality of learning data sets can be collected by changing the system condition, assumed accident, and accident mode and repeating the process of FIG. By using this collected learning data set to learn the weights and thresholds by backpropagation, the operator does not have to make trial and error to modify the NN for the system stabilizing device with sufficient accuracy. , Can be built. In the system stabilizing device according to the present embodiment, it is not necessary to determine the threshold value for determining the power supply limitation amount by trial and error, and the responsibility of the device operator is reduced. Further, by including all possible system conditions, assumed accidents, and accident modes in the learning data of the NN, it is possible to obtain an extremely highly accurate system stabilizing device.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば電
源制限量算出のためのしきい値を運用者が決める必要が
なく、かつ、極めて精度の高い系統安定化装置を提供す
ることができる。
As described above, according to the present invention, it is not necessary for the operator to determine the threshold value for calculating the power supply restriction amount, and it is possible to provide a system stabilizing device with extremely high accuracy. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による系統安定化装置の一実施例を示す
構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a system stabilizing device according to the present invention.

【図2】ニューラルネットワークの一般的構成を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a general configuration of a neural network.

【図3】各ニューロンの数学モデルを説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a mathematical model of each neuron.

【図4】図1に示されている電力系統をモデル化した時
の構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram when the power system shown in FIG. 1 is modeled.

【図5】図4におけるVG とVB の関係を表わすベクト
ル図。
5 is a vector diagram showing the relationship between V G and V B in FIG.

【図6】電力系統に3相短絡事故などが発生した場合の
エネルギーの時間的動きを示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a temporal movement of energy when a three-phase short circuit accident occurs in the power system.

【図7】本発明で用いるニューラルネットワークの構成
図。
FIG. 7 is a block diagram of a neural network used in the present invention.

【図8】ニューラルネットワークを学習する方法を示す
フローチャート。
FIG. 8 is a flowchart showing a method for learning a neural network.

【図9】従来の系統安定化装置を示す構成図。FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional system stabilizing device.

【図10】従来の系統安定化装置に適用されている制御量
算出カーブ図。
FIG. 10 is a control amount calculation curve diagram applied to a conventional system stabilizing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電力検出部 5 電圧・電流検出部 6 発電機状態演算部 7 エネルギー演算部 8 電源制限判定部 9 制御部 1 Power Detection Section 5 Voltage / Current Detection Section 6 Generator Status Calculation Section 7 Energy Calculation Section 8 Power Limit Judgment Section 9 Control Section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 並列設置された複数台の発電機を有する
発電所と主系統との間を送電線を介して接続した電力系
統に適用される系統安定化装置において、発電所で並列
運転している発電機の出力と電流及び前記発電所の高圧
母線の電圧を検出する電気量検出手段と、前記電気量検
出手段によって検出された電気量を入力し、かつ前記系
統に事故が発生したことを条件にして事故後の発電機の
状態量を定周期で演算する発電機状態演算手段と、前記
演算された発電機状態量と前記検出した発電機の出力を
入力し、発電機の運動エネルギーと系統の位置エネルギ
ーを定周期で演算するエネルギー演算手段と、ニューラ
ルネットワークを用い、前記エネルギー演算手段により
演算された運動エネルギーと位置エネルギーの内の至近
時点の所定個数の時系列データと前記検出された発電所
内の発電機の事故前の出力とを入力として、前記発電機
を電源制限すべきか否かを判定する電源制限判定手段
と、前記判定結果に基づいて該当発電機を系統により解
列する制御手段とを備えたことを特徴とする系統安定化
装置。
1. A system stabilizing device applied to a power system in which a power station having a plurality of generators installed in parallel and a main system are connected via a power transmission line, the parallel operation is performed at the power stations. The electricity amount detecting means for detecting the output and current of the generator and the voltage of the high voltage busbar of the power plant, and the electricity amount detected by the electricity amount detecting means are input, and an accident has occurred in the system. Kinetic energy of the generator by inputting the generator state calculation means for calculating the state quantity of the generator after the accident in a constant cycle under the condition When a predetermined number of kinetic energy and potential energy calculated by the energy calculation means are used at the nearest point by using an energy calculation means for calculating the potential energy of the system at a constant cycle and a neural network. Inputting the sequence data and the detected output of the generator in the power station before the accident, a power supply limitation determining unit that determines whether or not the power source of the generator should be limited, and a corresponding generator based on the determination result. And a control means for disconnecting the system depending on the system.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014212674A (en) * 2013-04-22 2014-11-13 三菱電機株式会社 System stabilization device
EP1625457A4 (en) * 2003-05-02 2015-04-22 Xantrex Technology Inc Control system for doubly fed induction generator
JP2020129914A (en) * 2019-02-08 2020-08-27 株式会社東芝 System stabilization device
JP2022036032A (en) * 2020-08-19 2022-03-04 ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト Method and computer system for generating decision logic for controller

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